JP4911471B2 - Biosensor marker, biosensor, and biosensor marker detection method - Google Patents

Biosensor marker, biosensor, and biosensor marker detection method Download PDF

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Description

本発明はバイオセンサ用マーカ、バイオセンサ、及びバイオセンサ用マーカ検出方法に関し、特に、マーカを増大させることでセンサによる検出精度を向上させたバイオセンサ用マーカ、バイオセンサ、及びバイオセンサ用マーカ検出方法に関する。   The present invention relates to a biosensor marker, a biosensor, and a biosensor marker detection method, and more particularly, a biosensor marker, biosensor, and biosensor marker detection in which detection accuracy by the sensor is improved by increasing the number of markers. Regarding the method.

今日、バイオセンサは、タンパク質間の相互作用の解析やがん治療、DNA解析、病原菌等の検出、疾病の診断、環境関連物質の計測等、広範な分野で利用されている。バイオセンサは、被測定物質である抗原(バイオ物質)とこれに特異的に結合する試験試薬である抗体との結合を測定し、被測定物質の定性や定量を行うものである。   Today, biosensors are used in a wide range of fields such as protein interaction analysis, cancer treatment, DNA analysis, pathogen detection, disease diagnosis, and measurement of environment-related substances. The biosensor measures the binding between an antigen (biomaterial) that is a substance to be measured and an antibody that is a test reagent that specifically binds to the antigen, thereby qualitatively and quantitatively measures the substance to be measured.

抗原と抗体の結合を測定する手法としては、例えば蛍光物質を用いて色の濃淡により測定するDNAチップがある。しかしながら、蛍光物質の光量等が安定しないため、高精度な測定には向いていなかった。   As a technique for measuring the binding between an antigen and an antibody, for example, there is a DNA chip that measures by color shading using a fluorescent substance. However, since the amount of fluorescent material is not stable, it is not suitable for highly accurate measurement.

また、表面プラズモン共鳴測定法(SPR)や水晶振動子マイクロバランス測定法(QCM)を用いて、質量変化の測定を用いたバイオセンサも存在する。しかしながら、質量が非常に微小なバイオ物質の測定を行うには十分な感度が得られず、また装置も複雑となりコストの問題等もあった。   In addition, there is a biosensor using a measurement of mass change using a surface plasmon resonance measurement method (SPR) or a quartz crystal microbalance measurement method (QCM). However, sufficient sensitivity for measuring a biomaterial with a very small mass cannot be obtained, and the apparatus becomes complicated, resulting in cost problems.

近来注目されているバイオセンサとしては、バイオ物質が固定された磁性微粒子をマーカとして、この磁気を測定する巨大磁気抵抗(GMR)素子やホール素子を用いる磁気センサを用いた手法等が知られている(特許文献1、特許文献2等)。これらは磁気信号が蛍光体等に比べて安定していると共に、高感度な磁気計測技術を用いることで高精度に測定ができ、また自動化の観点からも注目されている技術である。   As biosensors that have been attracting attention in recent years, there are known techniques using a magnetic sensor using a giant magnetoresistive (GMR) element or Hall element that measures this magnetism using magnetic fine particles fixed with biomaterials as markers. (Patent Document 1, Patent Document 2, etc.). These are techniques that are stable in comparison with phosphors and the like, can be measured with high precision by using a highly sensitive magnetic measurement technique, and are also attracting attention from the viewpoint of automation.

図1を用いて、磁性微粒子をバイオセンサ用のマーカとして用いた従来の測定手法を説明する。図1は、従来のバイオセンサのマーカ測定手法を説明するための模式的な側面図である。基板1にGMR素子やホール素子等からなるセンサ部2が設けられている。そして、センサ部2の上部にプローブ3が固定されている。プローブ3は、試料中に存在し得るバイオ物質4と相補鎖を構成するように選択されている。そして、図示例では、磁性微粒子5にバイオ物質4が予め固定されており、バイオ物質4がプローブ3に相補的に結合することで、プローブ3に磁性微粒子5がキャッチされるよう構成されている。したがって、試料中にバイオ物質4が存在すると、バイオ物質4はセンサ部近傍に固定されたプローブ3にキャッチされ、バイオ物質4に固定された磁性微粒子5の磁気がセンサ部2により測定されるものである。これにより、マーカの有無が検出される。   A conventional measurement method using magnetic fine particles as a biosensor marker will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic side view for explaining a marker measurement method of a conventional biosensor. A sensor unit 2 made of a GMR element, a Hall element or the like is provided on the substrate 1. A probe 3 is fixed to the upper part of the sensor unit 2. Probe 3 is selected to form a complementary strand with biomaterial 4 that may be present in the sample. In the illustrated example, the biomaterial 4 is fixed in advance to the magnetic fine particle 5, and the magnetic fine particle 5 is caught by the probe 3 by binding the biomaterial 4 to the probe 3 in a complementary manner. . Therefore, when the biomaterial 4 is present in the sample, the biomaterial 4 is caught by the probe 3 fixed in the vicinity of the sensor unit, and the magnetism of the magnetic fine particles 5 fixed to the biomaterial 4 is measured by the sensor unit 2 It is. Thereby, the presence or absence of the marker is detected.

バイオセンサ用のマーカとして用いられる磁性微粒子の大きさについては、バイオ物質を介してプローブに固定されるためにはなるべくバイオ物質やプローブに対して大きすぎない程度であることが好ましい。磁性微粒子がバイオ物質に対してあまりにも大きいと、本来は結合すべきバイオ物質とプローブが存在しているにもかかわらず、磁性微粒子がプローブにキャッチされず、測定されないということが起こり得るためである。しかしながら、磁性微粒子を小さくした場合、磁性微粒子の磁気はその大きさに比例するため、磁性微粒子が小さくなればなるほど磁気センサで検出され難くなり、磁性微粒子がバイオ物質を介してプローブと結合しているにも関わらず磁性微粒子の有無が測定できないということも起こり得る。   The size of the magnetic fine particle used as a biosensor marker is preferably not too large for the biomaterial or the probe to be fixed to the probe via the biomaterial. If the magnetic particles are too large for the biomaterial, it is possible that the magnetic particles will not be caught by the probe and will not be measured even though there is a biomaterial and probe that should originally be bound. is there. However, when the magnetic fine particles are made smaller, the magnetic properties of the magnetic fine particles are proportional to the size of the magnetic fine particles. Therefore, the smaller the magnetic fine particles, the harder it is to be detected by the magnetic sensor, and the magnetic fine particles bind to the probe via the biomaterial. In spite of this, it may happen that the presence or absence of magnetic fine particles cannot be measured.

磁性微粒子からの微小な磁界を検出する磁気センサの多くはGMRセンサからなるものであるが、これには感度が低いという問題があり、上記のような極小の磁性微粒子に対して十分な測定感度を得ることができなかった。また、GMRセンサよりも高感度な測定精度を期待できるホールセンサであっても、例えば単分子DNAの大きさに相当する粒径100nm以下というような極小の磁性微粒子の磁気を測定するのには、まだ十分な測定感度を有しているとはいえなかった。   Many of the magnetic sensors that detect a minute magnetic field from magnetic fine particles are composed of GMR sensors. However, this has a problem of low sensitivity, and sufficient measurement sensitivity for the above-mentioned extremely small magnetic fine particles. Could not get. In addition, even a Hall sensor that can be expected to have higher measurement accuracy than a GMR sensor, for example, to measure the magnetism of extremely small magnetic particles having a particle size of 100 nm or less corresponding to the size of a single molecule DNA. However, it still cannot be said to have sufficient measurement sensitivity.

これらの問題点を解決するために、本願出願人と同一出願人による特願2006−310712では、磁性微粒子を増大するために、バイオ物質を介してプローブに固定されるある程度小さい磁性微粒子種と、これと同程度の大きさを有する複数の磁性微粒子とを用いて、外部磁界を印加して磁性微粒子柱が形成されるように構成していた。そして、このように増大されたマーカを磁気センサや光学顕微鏡等で測定していた。   In order to solve these problems, in Japanese Patent Application No. 2006-310712 by the same applicant as the present applicant, in order to increase the magnetic fine particles, a small magnetic particle species fixed to the probe via a biomaterial, A plurality of magnetic fine particles having the same size as this are used to apply an external magnetic field to form magnetic fine particle columns. And the marker increased in this way was measured with a magnetic sensor or an optical microscope.

特表2003−524781号公報Japanese translation of PCT publication No. 2003-524781 特開2005−188950号公報JP 2005-188950 A

しかしながら、上述の特願2006−310712では、形成される磁性微粒子柱の大きさを、印加する外部磁界等で調整していた。磁性微粒子柱が大きくなり過ぎると、磁界発生源側に引き寄せられる力も強くなり、磁性微粒子種に吸着されていた磁性微粒子柱までも離れてしまうおそれもあった。   However, in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 2006-310712, the size of the magnetic fine particle column to be formed is adjusted by an external magnetic field to be applied. When the magnetic fine particle column becomes too large, the force attracted to the magnetic field generation source side also becomes strong, and there is a possibility that the magnetic fine particle column adsorbed on the magnetic fine particle species may be separated.

さらに、上述の従来技術では、バイオ物質の定量測定が行えなかった。   Furthermore, the above-described conventional technology cannot perform quantitative measurement of biomaterials.

本発明は、斯かる実情に鑑み、超高感度な高価なセンサ等を用いることなく安価且つ高感度にバイオ物質を検出可能であり、さらに定量測定も可能なバイオセンサ用マーカ、バイオセンサ、及びバイオセンサ用マーカ検出方法を提供しようとするものである。   In view of such circumstances, the present invention is capable of detecting a biomaterial at low cost and with high sensitivity without using an ultra-sensitive and expensive sensor and the like, a biosensor marker capable of quantitative measurement, a biosensor, and A marker detection method for a biosensor is to be provided.

上述した本発明の目的を達成するために、本発明によるバイオセンサ用のマーカは、バイオセンサの検出領域の近傍にバイオ物質と共に固定される複数の磁性微粒子種と、外部磁界の印加によって複数の磁性微粒子種に吸着され、磁性微粒子種よりも相対的に大きい少なくとも1つの標的磁性微粒子と、を具備するものである。   In order to achieve the above-described object of the present invention, a marker for a biosensor according to the present invention includes a plurality of magnetic fine particle species fixed together with a biomaterial in the vicinity of a detection region of the biosensor, and a plurality of markers by applying an external magnetic field. And at least one target magnetic fine particle that is adsorbed by the magnetic fine particle species and is relatively larger than the magnetic fine particle species.

また、本発明によるマーカを用いてバイオ物質を検出するバイオセンサは、バイオセンサの検出領域の近傍にバイオ物質と共に固定される複数の磁性微粒子種と、外部磁界の印加によって複数の磁性微粒子種に吸着され、磁性微粒子種よりも相対的に大きい少なくとも1つの標的磁性微粒子と、標的磁性微粒子に外部磁界を印加する外部磁界印加手段と、磁性微粒子種と標的磁性微粒子とからなるマーカを検出する検出手段と、を具備するものである。   In addition, the biosensor for detecting a biomaterial using the marker according to the present invention includes a plurality of magnetic fine particle species fixed together with the biomaterial in the vicinity of the detection region of the biosensor, and a plurality of magnetic fine particle species by applying an external magnetic field. At least one target magnetic fine particle that is adsorbed and relatively larger than the magnetic fine particle species, an external magnetic field applying means that applies an external magnetic field to the target magnetic fine particle, and a detection that detects a marker composed of the magnetic fine particle species and the target magnetic fine particle Means.

さらに、本発明によるバイオセンサ用のマーカを検出する方法は、バイオセンサの検出領域の近傍にバイオ物質と共に複数の磁性微粒子種を固定する過程と、複数の磁性微粒子種の近傍に、磁性微粒子種よりも相対的に大きい少なくとも1つの標的磁性微粒子を提供する過程と、標的磁性微粒子に外部磁界を印加する過程と、外部磁界によって複数の磁性微粒子種に標的磁性微粒子が吸着される過程と、磁性微粒子種とこれに吸着される標的磁性微粒子とからなるマーカを検出する過程と、を具備するものである。   Furthermore, the method for detecting a marker for a biosensor according to the present invention includes a process of fixing a plurality of magnetic fine particle species together with a biomaterial in the vicinity of a detection region of the biosensor, and a magnetic fine particle species in the vicinity of the plurality of magnetic fine particle types. Providing at least one target magnetic fine particle that is relatively larger than the target, applying an external magnetic field to the target magnetic fine particle, adsorbing the target magnetic fine particles to a plurality of magnetic fine particle species by the external magnetic field, and magnetism And a step of detecting a marker composed of a fine particle type and a target magnetic fine particle adsorbed thereto.

ここで、標的磁性微粒子は、吸着抑制手段により他の標的磁性微粒子との吸着が抑制されても良い。   Here, the adsorption of the target magnetic fine particles with other target magnetic fine particles may be suppressed by the adsorption suppressing means.

なお、吸着抑制手段は、検出領域の面から標的磁性微粒子の粒径よりも広い間隔離れた位置に検出領域の面に平行に配置される板状体であれば良い。   The adsorption suppression means may be a plate-like body that is arranged in parallel with the surface of the detection region at a position spaced apart from the surface of the detection region by a distance wider than the particle size of the target magnetic fine particles.

また、印加される外部磁界は、検出領域の面を貫通する方向に印加されると共に、検出領域の面の側方に向かって磁場勾配が大きくなるように印加されれば良い。   The applied external magnetic field may be applied in a direction penetrating the surface of the detection region and applied so that the magnetic field gradient increases toward the side of the surface of the detection region.

なお、印加される外部磁界は、その印加方向が可変可能であっても良い。   The applied direction of the external magnetic field may be variable.

また、マーカは、検出領域の面と同極に帯電されていても良い。   The marker may be charged to the same polarity as the surface of the detection region.

そして、マーカは、磁気センサ、水晶振動子マイクロバランスセンサ、表面プラズモン共鳴センサ、光学顕微鏡の何れかを用いて検出されれば良い。   The marker may be detected using any one of a magnetic sensor, a quartz crystal microbalance sensor, a surface plasmon resonance sensor, and an optical microscope.

さらに、標的磁性微粒子は、蛍光物質を有するものであっても良い。   Furthermore, the target magnetic fine particles may have a fluorescent material.

また、複数の異なる大きさの標的磁性微粒子が用いられ、大きいものから小さいものの順に、標的磁性微粒子を順次提供し、吸着される標的磁性微粒子の大きさに応じて、複数の磁性微粒子種の定量測定を行うようにしても良い。   Also, multiple target magnetic particles of different sizes are used, and the target magnetic particles are provided in order from the largest to the smallest, and the types of magnetic particles are determined according to the size of the target magnetic particles to be adsorbed. Measurement may be performed.

本発明のバイオセンサ用マーカには、複数の磁性微粒子種とこれに吸着される磁性微粒子種よりも相対的に大きい標的磁性微粒子を用いることで、DNA相当の大きさの極小磁性微粒子種を用いても、安価に種々のセンサを用いて高感度に測定することが可能であるという利点がある。また、複数の異なる大きさの標的磁性微粒子を用いることで、バイオ物質の定量的に測定することも可能であるという利点もある。   The biosensor marker of the present invention uses a plurality of magnetic fine particle species and a target magnetic fine particle relatively larger than the magnetic fine particle species adsorbed thereto, thereby using a minimal magnetic fine particle species having a size corresponding to DNA. However, there is an advantage that it is possible to measure with high sensitivity using various sensors at low cost. In addition, the use of a plurality of target magnetic fine particles having different sizes also has an advantage that it is possible to quantitatively measure biomaterials.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図示例と共に説明する。図2は、本発明のバイオセンサ用マーカを説明するための模式的な側面図であり、図2(a)はバイオセンサのセンサ部近傍の側面図、図2(b)はバイオセンサの上面図である。図中、図1と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表している。なお、図2はあくまでも模式図であるため、各部の縮尺や個数はこれらに限定されるものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. 2A and 2B are schematic side views for explaining the biosensor marker of the present invention. FIG. 2A is a side view in the vicinity of a sensor portion of the biosensor, and FIG. 2B is an upper surface of the biosensor. FIG. In the figure, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. Since FIG. 2 is a schematic diagram to the last, the scale and number of each part are not limited to these.

まず、従来の手法と同様に、基板1に形成されるセンサ部2の上部にプローブ3が固定される。なお、センサ部2の上部には、プローブ3が固定されるように所定の表面処理が施されている。また、センサ部2として利用可能なセンサとしては、GMR素子やトンネル磁気抵抗効果(TMR)素子、ホール素子等の磁気センサを用いたものが挙げられる。プローブ3は、測定される試料中に存在し得るバイオ物質4と相補鎖を構成するように予め選択されたものである。試料中に標的となるバイオ物質4が存在すると、バイオ物質4がプローブ3に相補的に結合する。このようにしてバイオ物質4がセンサ部の検出領域近傍に固定される。なお、基板1やバイオ物質4等は、所定の水溶液中に浸漬されている。   First, the probe 3 is fixed to the upper part of the sensor part 2 formed in the board | substrate 1 like the conventional method. A predetermined surface treatment is applied to the upper part of the sensor unit 2 so that the probe 3 is fixed. Examples of sensors that can be used as the sensor unit 2 include those using magnetic sensors such as GMR elements, tunnel magnetoresistive effect (TMR) elements, and Hall elements. The probe 3 is selected in advance so as to form a complementary strand with the biomaterial 4 that may be present in the sample to be measured. When the target biomaterial 4 is present in the sample, the biomaterial 4 is complementarily bound to the probe 3. In this way, the biomaterial 4 is fixed in the vicinity of the detection region of the sensor unit. The substrate 1, the biomaterial 4 and the like are immersed in a predetermined aqueous solution.

一方、バイオ物質4は、磁性微粒子種10の表面に固定されており、バイオ物質4を介して磁性微粒子種10がプローブ3にキャッチされように構成されている。なお、上述の説明では、磁性微粒子種にバイオ物質を固定化したものをプローブでキャッチする例を説明したが、本発明はこれに限定されず、プローブに相補的に結合して予め固定化されるバイオ物質と結合するように表面処理が施された磁性微粒子種を用いて、磁性微粒子種がバイオ物質でキャッチされるように構成されるもの等であっても勿論構わない。このように、センサ部の検出領域近傍への磁性微粒子種の固定化手法は、従来の又は今後開発され得るあらゆる技術が適用可能であり、磁性微粒子種を測定することで間接的にバイオ物質の存在を検出できるように構成されるものであれば如何なる手法であっても構わない。また、磁性微粒子種を適切にプローブやバイオ物質の近傍に導くために、センサ部近傍に磁性微粒子移動用配線を配置した、本願出願人と同一の出願人による特願2006−007138に開示の技術等を適用することも勿論可能である。   On the other hand, the biomaterial 4 is fixed on the surface of the magnetic fine particle seed 10, and the magnetic fine particle seed 10 is configured to be caught by the probe 3 through the biomaterial 4. In the above description, an example in which a biomaterial immobilized on a magnetic fine particle species is caught by a probe has been described. However, the present invention is not limited to this, and the probe is immobilized in advance by complementary binding to the probe. Of course, it is possible to use a magnetic fine particle species that has been surface-treated so as to bind to a biomaterial and to be configured such that the magnetic fine particle species is caught by the biomaterial. As described above, any conventional technique that can be developed in the future can be applied to the method of immobilizing the magnetic fine particle species in the vicinity of the detection region of the sensor unit, and it is possible to indirectly apply biomaterials by measuring the magnetic fine particle species. Any method may be used as long as it can be configured to detect the presence. Further, a technique disclosed in Japanese Patent Application No. 2006-007138 by the same applicant as the present applicant, in which a magnetic particle moving wiring is disposed in the vicinity of the sensor unit in order to appropriately guide the magnetic particle species to the vicinity of the probe or biomaterial. Of course, it is also possible to apply.

ここで、磁性微粒子種10は、バイオ物質に対して相対的に大きすぎない程度の大きさであれば良い。好ましくは、例えば単分子DNAに相当する程度の大きさ、具体的には粒径100nm以下のものが利用可能である。この程度の大きさとすることで、磁性微粒子種10とバイオ物質4との大きさの差異が大きくならず、これらの結合が容易となる。また、磁性微粒子種10は、強磁性であっても常磁性であっても良く、フェライトやアルニコ等、より具体的には、FePt,Co,Ni,Fe,MnSb,MnAs等、種々の磁性材料からなるものが適用可能である。   Here, the magnetic fine particle species 10 may be of a size that is not too large relative to the biomaterial. Preferably, for example, a size corresponding to a single molecule DNA, specifically, a particle size of 100 nm or less can be used. By setting the size to this level, the difference in size between the magnetic fine particle species 10 and the biomaterial 4 does not increase, and the coupling between them becomes easy. Further, the magnetic fine particle species 10 may be ferromagnetic or paramagnetic, and various magnetic materials such as ferrite and alnico, more specifically, FePt, Co, Ni, Fe, MnSb, MnAs and the like. Can be applied.

磁性微粒子種のより具体的な固定化の一例を挙げると、基板としては例えば表面が疎水性である旭硝子株式会社のCYTOP CTL−809Mを用いることができ、この基板上に親水性の金膜を形成し、これに硫黄原子とチオール基からなるプローブを固定する。一方、磁性微粒子種としては、例えば表面が親水性の市販の磁性微粒子を用いることができ、これにビオチンが付されたバイオ物質となるオリゴ等が固定されている。   As an example of more specific immobilization of magnetic fine particle species, as a substrate, for example, CYTOP CTL-809M of Asahi Glass Co., Ltd. having a hydrophobic surface can be used, and a hydrophilic gold film is formed on this substrate. Then, a probe composed of a sulfur atom and a thiol group is fixed to this. On the other hand, as the magnetic fine particle species, for example, commercially available magnetic fine particles having a hydrophilic surface can be used, and an oligo or the like that becomes a biomaterial with biotin attached thereto is fixed.

このような磁性微粒子種10を基板1上に複数提供して、複数の磁性微粒子種10を基板1上、より具体的にはセンサ部2の検出領域上に固定化されたプローブ3に結合させる。なお、センサ部2の検出領域は1つでも良いが、図2(b)に示されるように、センサ部2の検出領域(セル)を複数基板上に配置し、この複数のセルにそれぞれ複数のプローブを固定するように構成することも可能である。このように構成すると、セル毎に種類を変えた複数種類のプローブを用いることが可能となり、これらにそれぞれ結合し得る種々のバイオ物質を同時に測定することも可能となる。   A plurality of such magnetic fine particle seeds 10 are provided on the substrate 1, and the plurality of magnetic fine particle seeds 10 are coupled to the probe 3 fixed on the substrate 1, more specifically on the detection region of the sensor unit 2. . In addition, although the detection area of the sensor part 2 may be one, as shown in FIG.2 (b), the detection area (cell) of the sensor part 2 is arrange | positioned on several board | substrates, and several each in this several cell It is also possible to fix the probe. If comprised in this way, it will become possible to use the multiple types of probe which changed the kind for every cell, and it will also become possible to measure simultaneously the various biomaterial which can be respectively couple | bonded with these.

本発明においては、このようにしてプローブ3にバイオ物質4を介して固定化された複数の磁性微粒子種10に対して、磁性微粒子種10よりも相対的に大きい標的磁性微粒子20を提供する。標的磁性微粒子20は、その粒径が磁性微粒子種10よりも大きく、センサ部2により検出可能な大きさであれば良い。例えば磁性微粒子種に対して、5倍から200倍、好ましくは10倍から100倍程度の大きさの標的磁性微粒子を用いることが可能である。より具体的には、例えば磁性微粒子種10に130nmの粒径のものを用いた場合には、標的磁性微粒子20として例えば2.8μmの粒径のものを用いれば良い。また、センサ部2の検出領域であるセルの大きさについては、標的磁性微粒子20の大きさに応じて、例えば1μm〜30μm、好ましくは3μm〜15μm程度四方の大きさであれば良い。   In the present invention, the target magnetic fine particles 20 that are relatively larger than the magnetic fine particle species 10 are provided with respect to the plurality of magnetic fine particle species 10 thus immobilized on the probe 3 via the biomaterial 4. The target magnetic fine particle 20 may have a particle size larger than that of the magnetic fine particle species 10 and a size that can be detected by the sensor unit 2. For example, it is possible to use target magnetic fine particles having a size of about 5 to 200 times, preferably about 10 to 100 times that of the magnetic fine particle species. More specifically, for example, when the magnetic fine particle seed 10 having a particle diameter of 130 nm is used, the target magnetic fine particle 20 having a particle diameter of 2.8 μm may be used. Further, the size of the cell that is the detection region of the sensor unit 2 may be, for example, about 1 μm to 30 μm, preferably about 3 μm to 15 μm, depending on the size of the target magnetic fine particle 20.

また、標的磁性微粒子20は、強磁性であっても常磁性であっても良く、フェライトやアルニコ等、より具体的には、FePt,Co,Ni,Fe,MnSb,MnAs等、種々の磁性材料からなるものが適用可能である。   Further, the target magnetic fine particles 20 may be ferromagnetic or paramagnetic, and various magnetic materials such as ferrite, alnico, and more specifically FePt, Co, Ni, Fe, MnSb, MnAs, and the like. Can be applied.

ここで、標的磁性微粒子20は、基板1に対して非特異吸着が起きないように、検出領域の面、即ち、基板1と同極に帯電されても良い。これは、プラズマ処理等により施されれば良い。基板1と標的磁性微粒子20とを同極に帯電させることにより、標的磁性微粒子20は基板と電気的に反発するため、非特異吸着を抑制することが可能となる。   Here, the target magnetic fine particles 20 may be charged to the surface of the detection region, that is, to the same polarity as the substrate 1 so that non-specific adsorption does not occur on the substrate 1. This may be performed by plasma processing or the like. By charging the substrate 1 and the target magnetic fine particle 20 to the same polarity, the target magnetic fine particle 20 is electrically repelled from the substrate, so that nonspecific adsorption can be suppressed.

このような標的磁性微粒子20が基板1上に提供された状態で、標的磁性微粒子20に外部磁界を磁界発生源30から印加する。磁界発生源30は、ここから発せられる外部磁界が、センサ部2の検出領域の面を貫通する方向に印加されると共に、検出領域の側方に向かって磁場勾配が大きくなるように印加されるように配置される。磁界発生源30としては、例えば永久磁石やコイル等を用いることが可能である。図2(a)の側面図に示されるように、磁界発生源30を基板1に対してその側方に配置することにより、上記のような外部磁界を印加可能となる。なお、図示例における磁界発生源30の極性は一例であり、S極、N極が逆であっても構わない。   With such target magnetic fine particles 20 provided on the substrate 1, an external magnetic field is applied from the magnetic field generation source 30 to the target magnetic fine particles 20. An external magnetic field emitted from the magnetic field generation source 30 is applied in a direction penetrating the surface of the detection region of the sensor unit 2 and applied so that a magnetic field gradient increases toward the side of the detection region. Are arranged as follows. As the magnetic field generation source 30, for example, a permanent magnet or a coil can be used. As shown in the side view of FIG. 2A, the external magnetic field as described above can be applied by arranging the magnetic field generation source 30 on the side of the substrate 1. In addition, the polarity of the magnetic field generation source 30 in the illustrated example is an example, and the S pole and the N pole may be reversed.

このように外部磁界を印加すると、図2に示されるように、その磁界によって標的磁性微粒子20が複数の磁性微粒子種10に磁気的引力で吸着し、固定される。即ち、磁石のN極とS極が引き合うように、標的磁性微粒子20と複数の磁性微粒子種10には、互いに磁気的引力が働き吸着する(図2(a)に示される状態)。このように、センサ部2の検出領域に標的磁性微粒子20が固定化されると、センサ部2により標的磁性微粒子20の存在が検出可能となる。したがって、これら磁性微粒子種10と標的磁性微粒子20とからなるマーカの存在により、バイオ物質の有無を検出することが可能となる。   When an external magnetic field is applied in this manner, as shown in FIG. 2, the target magnetic fine particles 20 are attracted to and fixed to the plurality of magnetic fine particle seeds 10 by the magnetic field. That is, the magnetic attractive force acts on and attracts the target magnetic fine particle 20 and the plurality of magnetic fine particle seeds 10 so that the N pole and S pole of the magnet attract each other (the state shown in FIG. 2A). As described above, when the target magnetic fine particles 20 are immobilized in the detection region of the sensor unit 2, the presence of the target magnetic fine particles 20 can be detected by the sensor unit 2. Therefore, the presence or absence of the biomaterial can be detected by the presence of the marker composed of the magnetic particle species 10 and the target magnetic particle 20.

一方、磁性微粒子種10が存在しない領域では、標的磁性微粒子20は吸着されるものがないため、磁場勾配の大きくなる方向に引き寄せられるので、磁界発生源30側、即ち、図2の左方向に流れていき、センサ部2により検出されることはない。   On the other hand, in the region where the magnetic fine particle seed 10 does not exist, the target magnetic fine particles 20 are not adsorbed, and therefore are attracted in the direction in which the magnetic field gradient increases, so the magnetic field generation source 30 side, that is, the left direction in FIG. It flows and is not detected by the sensor unit 2.

なお、図2(a)では、検出領域の面を貫通する方向に外部磁界を印加した場合の状態を表わしているが、本発明はこれに限定されず、外部磁界は検出領域の面に対して必要により印加方向を可変するように構成しても良い。複数の磁性微粒子種10が存在しないところにある標的磁性微粒子20を除去するために、外部磁界の印加方向を可変しながら洗浄することにより、効率良く除去すること等も可能である。   2A shows a state in which an external magnetic field is applied in a direction penetrating the surface of the detection region. However, the present invention is not limited to this, and the external magnetic field is applied to the surface of the detection region. The application direction may be varied as necessary. In order to remove the target magnetic fine particles 20 where the plurality of magnetic fine particle seeds 10 do not exist, the target magnetic fine particles 20 can be efficiently removed by washing while changing the application direction of the external magnetic field.

このように、本発明のバイオセンサは、大きな標的磁性微粒子を小さな複数の磁性微粒子種に固定化することでマーカを増大することが可能であるため、センサ部2の感度があまり高くない場合であっても、マーカの存在を検出することが可能となる。即ち、センサ部2では、複数の磁性微粒子種10とこれに固定された標的磁性微粒子20とからなるマーカの磁気を測定することで、バイオ物質の有無を間接的に検出できる。本発明によるマーカは、磁性微粒子種の粒径が例えば100nm以下であっても、標的磁性微粒子の粒径が例えば1μm〜20μm程度のものを用いることが可能である。したがって、磁性微粒子種だけでは検出できないような磁気であっても、マーカを容易に検出することが可能となる。   As described above, the biosensor of the present invention can increase the marker by immobilizing the large target magnetic fine particles to a plurality of small magnetic fine particle species, so that the sensitivity of the sensor unit 2 is not so high. Even if it exists, it becomes possible to detect the presence of the marker. In other words, the sensor unit 2 can indirectly detect the presence or absence of a biomaterial by measuring the magnetism of a marker composed of a plurality of magnetic fine particle species 10 and target magnetic fine particles 20 fixed thereto. As the marker according to the present invention, a target magnetic fine particle having a particle diameter of, for example, about 1 μm to 20 μm can be used even if the magnetic particle type has a particle diameter of, for example, 100 nm or less. Therefore, the marker can be easily detected even with magnetism that cannot be detected only with the magnetic particle type.

ここで、本発明のバイオセンサ用のマーカは、標的磁性微粒子20の粒径が磁性微粒子種10に対して相対的に大きいため、磁性微粒子種10が例えば1つしか存在しない場合には、標的磁性微粒子20が磁性微粒子種10に吸着したとしても、磁界発生源30に引き寄せられる力の方が大きくなり、磁性微粒子種10から外れてしまう。したがって、標的磁性微粒子20が複数の磁性微粒子種10により吸着されるように、複数の磁性微粒子種10が結合されるプローブ3を配置すれば良い。例えば、磁性微粒子種10が検出領域近傍に数十個から数百個存在していれば、標的磁性微粒子20を固定化可能となる。   Here, the marker for the biosensor of the present invention has a relatively large particle size of the target magnetic fine particle 20 with respect to the magnetic fine particle species 10, so that when there is only one magnetic fine particle species 10, for example, Even if the magnetic fine particle 20 is adsorbed to the magnetic fine particle seed 10, the force attracted to the magnetic field generating source 30 becomes larger and is separated from the magnetic fine particle seed 10. Accordingly, the probe 3 to which the plurality of magnetic fine particle species 10 are bonded may be arranged so that the target magnetic fine particle 20 is adsorbed by the plurality of magnetic fine particle species 10. For example, if there are several tens to several hundreds of magnetic fine particle species 10 in the vicinity of the detection region, the target magnetic fine particles 20 can be immobilized.

このような特性から、標的磁性微粒子の粒径を大きくしていくと、検出領域上にこれを固定化させるためには、磁性微粒子種の量も多く必要となることが分かる。図3に、標的磁性微粒子の粒径に対するこれを固定可能な磁性微粒子種の個数(必要固定力)の関係を示すグラフを表す。同図は、走査型電子顕微鏡を用いて実際に基板上に固定化された磁性微粒子種の数を調べ、この個数とここに固定された標的磁性微粒子の粒径との関係を調べたものである。同図から、標的磁性微粒子の粒径に対する磁性微粒子種の個数は、比例関係にあることが分かる。このように、標的磁性微粒子の粒径とこれを固定するための磁性微粒子の個数には何らかの相対関係があるため、この関係を利用することで、固定された標的磁性微粒子の粒径から未知の磁性微粒子種の個数を測定することが可能となる。   From these characteristics, it can be seen that as the particle size of the target magnetic fine particles is increased, a larger amount of the magnetic fine particle species is required to immobilize the target magnetic fine particles on the detection region. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the number of magnetic fine particle species (necessary fixing force) capable of fixing the target magnetic fine particle with respect to the particle size. This figure shows the number of magnetic fine particle species actually immobilized on a substrate using a scanning electron microscope, and the relationship between this number and the particle size of the target magnetic fine particles immobilized thereon. is there. From the figure, it can be seen that the number of magnetic fine particle types is proportional to the particle size of the target magnetic fine particles. As described above, since there is some relative relationship between the particle size of the target magnetic fine particle and the number of magnetic fine particles for fixing the target magnetic particle, it is unknown from the particle size of the fixed target magnetic fine particle by using this relationship. It is possible to measure the number of magnetic fine particle species.

したがって、複数の異なる大きさの標的磁性微粒子を用い、これを大きいものから小さいものの順に、検出領域上に順次提供していけば、検出領域上に固定化された複数の磁性微粒子種の数を定量測定することが可能となる。即ち、標的磁性微粒子の粒径に対する固定化可能な磁性微粒子種の量を予めキャリブレートし検量線を作成しておけば、磁性微粒子種の数を測定することが可能となる。したがって、センサ部により標的磁性微粒子の存在が検出できなければ標的磁性微粒子の粒径に対する磁性微粒子種の個数が少ないことが分かる。そして、標的磁性微粒子の粒径を徐々に小さくしていき、センサ部によりその存在が検出できたときには、そのときの標的磁性微粒子の粒径に応じた磁性微粒子種の個数を間接的に測定することが可能となる。   Therefore, if a plurality of target magnetic particles having different sizes are used and are sequentially provided on the detection region in order from the largest to the smallest, the number of the plurality of magnetic particle species immobilized on the detection region can be determined. It becomes possible to measure quantitatively. That is, if the amount of magnetic fine particle species that can be immobilized with respect to the particle size of the target magnetic fine particle is calibrated in advance and a calibration curve is prepared, the number of magnetic fine particle types can be measured. Therefore, if the presence of the target magnetic fine particles cannot be detected by the sensor unit, it can be seen that the number of the magnetic fine particle types relative to the target magnetic fine particle size is small. Then, the particle size of the target magnetic fine particles is gradually reduced, and when the presence of the target magnetic fine particles can be detected by the sensor unit, the number of magnetic fine particle types according to the particle size of the target magnetic fine particles at that time is indirectly measured. It becomes possible.

図2(b)を用いて上述の状態を説明すれば、同図の一番上のセンサ部2の検出領域(セル)には数多くの磁性微粒子種10がプローブ3に結合しているため、標的磁性微粒子20がこのセルの複数の磁性微粒子種10に吸着して固定化されている。一方、一番下のセルには、プローブ3に結合した磁性微粒子種10の個数が少ないため、標的磁性微粒子20はここに固定化されず、磁界発生源30側に引き寄せられている。また、真ん中のセルには磁性微粒子種10が存在していないため、このセルにも標的磁性微粒子20は固定されていない。なお、セルについては図示例のように一列に複数配置されても良いし、マトリクス状に配置されても良い。勿論、1つのセルのみでバイオ物質を測定するようにしても良い。   If the above-described state is described with reference to FIG. 2B, since many magnetic fine particle species 10 are bound to the probe 3 in the detection region (cell) of the uppermost sensor unit 2 in FIG. Target magnetic fine particles 20 are adsorbed and immobilized on a plurality of magnetic fine particle species 10 in this cell. On the other hand, in the lowermost cell, since the number of the magnetic fine particle species 10 bonded to the probe 3 is small, the target magnetic fine particles 20 are not fixed here but are attracted to the magnetic field generating source 30 side. Further, since the magnetic fine particle seed 10 does not exist in the middle cell, the target magnetic fine particle 20 is not fixed to this cell. Note that a plurality of cells may be arranged in a row as in the illustrated example, or may be arranged in a matrix. Of course, the biomaterial may be measured using only one cell.

このように、本発明のバイオセンサでは、標的磁性微粒子の検出を行うことで、磁性微粒子種の個数を定量測定できるため、バイオ物質の存在量について定量的な測定が可能となる。なお、定量測定の精度をより向上するために、磁性微粒子種が固定化される領域であるセンサ部の検出領域(セル)を複数設け、平均化して測定することも可能である。   As described above, in the biosensor of the present invention, the number of the magnetic fine particle species can be quantitatively measured by detecting the target magnetic fine particles, and thus the quantitative amount of the biomaterial can be measured. In order to further improve the accuracy of quantitative measurement, it is possible to provide a plurality of detection regions (cells) of the sensor unit, which is a region to which the magnetic fine particle species are immobilized, and perform measurement by averaging.

ここで、磁界発生源30による検出領域の面を貫通する方向に印加される磁界の影響により、標的磁性微粒子20がその磁界の方向に沿って柱状に複数吸着される場合がある。なお、この現象は、本願出願人と同一出願人による上述の特願2006−310712でも説明されている。標的磁性微粒子が複数柱状に吸着されると、磁性微粒子種の定量測定に悪影響を及ぼすため、これを防止することが好ましい。そこで、本発明のバイオセンサでは、他の標的磁性微粒子との吸着が抑制されるように構成されても良い。   Here, a plurality of target magnetic fine particles 20 may be adsorbed in a columnar shape along the direction of the magnetic field due to the influence of a magnetic field applied in a direction penetrating the surface of the detection region by the magnetic field generation source 30. This phenomenon is also described in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 2006-310712 by the same applicant as the present applicant. When the target magnetic fine particles are adsorbed in a plurality of columns, it adversely affects the quantitative measurement of the magnetic fine particle species, and this is preferably prevented. Therefore, the biosensor of the present invention may be configured to suppress adsorption with other target magnetic fine particles.

図4を用いて、吸着抑制の手法について説明する。図4は、本発明のバイオセンサにおいて、標的磁性微粒子同士の吸着を抑制するため手法を説明するための模式的な側面図である。図中、図1と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表しているため、詳説は省略する。図示の通り、基板1のセンサ部2の検出領域の面から所定の間隔離れた位置に、検出領域の面に平行に板状体40が配置される。より具体的には、板状体40は、標的磁性微粒子20の粒径よりも広い間隔離れて配置される。より詳細に説明すると、板状体40が配置される検出領域の面からの間隔は、標的磁性微粒子20の粒径よりも広く、標的磁性微粒子20の粒径の2倍よりは狭いことが好ましい。標的磁性微粒子20は、磁界の方向に沿って柱状に吸着しようとするため、上述の位置に板状体40を配置することで、標的磁性微粒子20が柱状に吸着することを抑制することが可能となる。ここで、板状体40としては、例えばガラス板を用いることが可能である。   A method for suppressing adsorption will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic side view for explaining a method for suppressing adsorption between target magnetic fine particles in the biosensor of the present invention. In the figure, portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. As shown in the drawing, a plate-like body 40 is arranged in parallel to the surface of the detection region at a position spaced apart from the surface of the detection region of the sensor unit 2 of the substrate 1 by a predetermined distance. More specifically, the plate-like body 40 is disposed at a distance wider than the particle size of the target magnetic fine particle 20. More specifically, the distance from the surface of the detection region where the plate-like body 40 is disposed is preferably larger than the particle size of the target magnetic fine particle 20 and narrower than twice the particle size of the target magnetic fine particle 20. . Since the target magnetic fine particles 20 tend to be attracted in a columnar shape along the direction of the magnetic field, it is possible to suppress the target magnetic fine particles 20 from being attracted in a columnar shape by arranging the plate-like body 40 at the above-described position. It becomes. Here, as the plate-like body 40, for example, a glass plate can be used.

板状体40は、予め基板1に対して所定の位置を保つように固定されていても良いし、標的磁性微粒子等を提供後に、基板上部から覆うように提供しても良い。なお、予め基板1に板状体40が固定されていても、標的磁性微粒子等を側方から提供することでセンサ部2への固定化は可能である。   The plate-like body 40 may be fixed in advance so as to maintain a predetermined position with respect to the substrate 1, or may be provided so as to cover from above the substrate after providing the target magnetic fine particles and the like. Even if the plate-like body 40 is fixed to the substrate 1 in advance, it can be fixed to the sensor unit 2 by providing the target magnetic fine particles from the side.

また、吸着抑制の他の手法としては、例えば、基板表面をプラズマ処理等で親水性にすることで、基板を覆う水溶液の量を減らし、標的磁性微粒子の高さ方向への自由度を減らすことで、標的磁性微粒子の柱状の吸着を抑制することも可能である。   As another method for suppressing adsorption, for example, by making the substrate surface hydrophilic by plasma treatment or the like, the amount of the aqueous solution covering the substrate is reduced, and the degree of freedom in the height direction of the target magnetic fine particles is reduced. Therefore, it is also possible to suppress columnar adsorption of the target magnetic fine particles.

このように、標的磁性微粒子の外部磁界の方向に沿った柱状の吸着を抑制することで、より正確に磁性微粒子種の定量測定が可能となる。   In this way, by suppressing columnar adsorption along the direction of the external magnetic field of the target magnetic fine particles, it is possible to more accurately measure the type of magnetic fine particles.

なお、上述のこれまで説明した例では、センサ部2のセンサとしては、GMR素子やTMR素子、ホール素子等の磁気センサを用いたものを例として挙げたが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明によるマーカは、標的磁性微粒子20により磁性微粒子種単体に比べて磁気が増強されるだけではなく、質量や大きさも増強される。したがって、磁気センサ以外にも、例えば水晶振動子マイクロバランスセンサや表面プラズモン共鳴センサを用いてマーカの有無を容易に検出することが可能となる。   In the above-described examples, the sensor of the sensor unit 2 has been exemplified by using a magnetic sensor such as a GMR element, a TMR element, or a Hall element. However, the present invention is limited to this. It is not a thing. The marker according to the present invention not only enhances magnetism by the target magnetic fine particles 20 but also increases the mass and size as compared with a single magnetic fine particle species. Therefore, in addition to the magnetic sensor, it is possible to easily detect the presence or absence of a marker using, for example, a quartz crystal microbalance sensor or a surface plasmon resonance sensor.

ここで、水晶振動子マイクロバランスセンサとは、水晶振動子の表面に物質が付着すると振動数が減少する特性を利用した質量センサである。また、表面プラズモン共鳴センサとは、金薄膜へのレーザの入射角度の変化に伴って反射光強度が減衰する表面プラズモン共鳴の現象を利用したセンサである。水晶振動子マイクロバランスセンサや表面プラズモン共鳴センサにおいて、磁性微粒子種単体では微量過ぎて振動数の変化や屈折率の変化が測定できなかった状況でも、本発明のマーカを用いれば、標的磁性微粒子により質量が増強されているため容易に測定することが可能となる。   Here, the quartz crystal microbalance sensor is a mass sensor that uses the characteristic that the frequency decreases when a substance adheres to the surface of the quartz crystal. The surface plasmon resonance sensor is a sensor that utilizes the phenomenon of surface plasmon resonance in which the intensity of reflected light attenuates as the angle of incidence of the laser on the gold thin film changes. In a crystal microbalance sensor or surface plasmon resonance sensor, even if the magnetic fine particle species alone is too small to measure changes in frequency or refractive index, the marker of the present invention can be used for target magnetic fine particles. Since the mass is enhanced, the measurement can be easily performed.

また、本発明によるマーカはその大きさも増強されているため、光学顕微鏡等でマーカを直接検出することが可能である。光学顕微鏡はその分解能が理論上は100nm程度、実際には250nm程度であるため、それよりも小さい微粒子を観察することはできなかった。しかしながら、本発明のマーカを用いれば、標的磁性微粒子により数μm程度の大きさとなるため、高価且つ大掛かりな電子顕微鏡等を用いなくても光学顕微鏡で容易にマーカを観察することが可能である。また、標的磁性微粒子に蛍光物質を添加し、その光によりマーカを検出するようにすることも可能である。   Further, since the marker according to the present invention has an increased size, the marker can be directly detected by an optical microscope or the like. Since the optical microscope has a theoretical resolution of about 100 nm and actually about 250 nm, fine particles smaller than that could not be observed. However, if the marker of the present invention is used, the size becomes about several μm depending on the target magnetic fine particles, so that it is possible to easily observe the marker with an optical microscope without using an expensive and large electron microscope. It is also possible to add a fluorescent substance to the target magnetic fine particles and detect the marker by the light.

なお、本発明のバイオセンサ用マーカは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。また、上述の説明や図示例で挙げた寸法や個数についても、これらに限定されるものではないことが理解されるべきである。   Note that the biosensor marker of the present invention is not limited to the illustrated examples described above, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. In addition, it should be understood that the dimensions and numbers given in the above description and illustrated examples are not limited to these.

さらに、適用される検出センサについても、上述の図示例や説明のみに限定されるわけではなく、これらを組み合わせて複数の手段でマーカを検出するように構成しても勿論良い。さらに、外部磁界の印加については、標的磁性微粒子を供給後に印加するものだけでなく、常時印加しているもの等であっても勿論構わない。   Furthermore, the detection sensor to be applied is not limited only to the above-described illustrated examples and explanations, and a combination of these may be used to detect the marker by a plurality of means. Further, the application of the external magnetic field is not limited to the one that is applied after the target magnetic fine particles are supplied, but may be the one that is always applied.

図1は、従来のバイオセンサのマーカ測定手法を説明するための模式的な側面図である。FIG. 1 is a schematic side view for explaining a marker measurement method of a conventional biosensor. 図2は、本発明のバイオセンサ用マーカを説明するための模式的な側面図であり、図2(a)はバイオセンサのセンサ部近傍の側面図、図2(b)はバイオセンサの上面図である。2A and 2B are schematic side views for explaining the biosensor marker of the present invention. FIG. 2A is a side view in the vicinity of a sensor portion of the biosensor, and FIG. 2B is an upper surface of the biosensor. FIG. 図3は、標的磁性微粒子の粒径に対する固定可能な磁性微粒子種の個数の関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship of the number of types of magnetic fine particles that can be fixed to the particle size of the target magnetic fine particles. 図4は、本発明のバイオセンサにおいて、標的磁性微粒子同士の吸着を抑制するため手法を説明するための模式的な側面図である。FIG. 4 is a schematic side view for explaining a method for suppressing adsorption between target magnetic fine particles in the biosensor of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 センサ部
3 プローブ
4 バイオ物質
5 磁性微粒子
10 磁性微粒子種
20 標的磁性微粒子
30 磁界発生源
40 板状体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2 Sensor part 3 Probe 4 Biomaterial 5 Magnetic fine particle 10 Magnetic fine particle seed | species 20 Target magnetic fine particle 30 Magnetic field generation source 40 Plate-shaped body

Claims (22)

バイオセンサ用のマーカであって、該マーカは、
バイオセンサの検出領域の近傍にバイオ物質と共に固定される複数の磁性微粒子種と、
外部磁界の印加によって前記複数の磁性微粒子種に吸着され、前記磁性微粒子種よりも相対的に大きい少なくとも1つの標的磁性微粒子と、
を具備することを特徴とするバイオセンサ用マーカ。
A marker for a biosensor, the marker being
A plurality of magnetic fine particle species fixed together with the biomaterial in the vicinity of the detection region of the biosensor;
At least one target magnetic fine particle that is adsorbed to the plurality of magnetic fine particle species by application of an external magnetic field and is relatively larger than the magnetic fine particle species;
A biosensor marker comprising:
請求項1に記載のバイオセンサ用マーカにおいて、前記標的磁性微粒子は、吸着抑制手段により他の標的磁性微粒子との吸着が抑制されることを特徴とするバイオセンサ用マーカ。   2. The biosensor marker according to claim 1, wherein the target magnetic fine particles are suppressed from being adsorbed by other target magnetic fine particles by an adsorption suppression unit. 3. 請求項2に記載のバイオセンサ用マーカにおいて、前記吸着抑制手段は、検出領域の面から前記標的磁性微粒子の粒径よりも広い間隔離れた位置に検出領域の面に平行に配置される板状体であることを特徴とするバイオセンサ用マーカ。   3. The biosensor marker according to claim 2, wherein the adsorption suppression means is a plate-like shape arranged in parallel with the surface of the detection region at a position spaced apart from the surface of the detection region by a distance wider than the particle size of the target magnetic fine particles. A biosensor marker characterized by being a body. 請求項1乃至請求項3の何れかに記載のバイオセンサ用マーカにおいて、前記印加される外部磁界は、検出領域の面を貫通する方向に印加されると共に、検出領域の面の側方に向かって磁場勾配が大きくなるように印加されることを特徴とするバイオセンサ用マーカ。   The biosensor marker according to any one of claims 1 to 3, wherein the external magnetic field to be applied is applied in a direction penetrating the surface of the detection region and directed to a side of the surface of the detection region. The biosensor marker is applied so that the magnetic field gradient increases. 請求項1乃至請求項4の何れかに記載のバイオセンサ用マーカにおいて、前記印加される外部磁界は、その印加方向が可変可能であることを特徴とするバイオセンサ用マーカ。   The biosensor marker according to any one of claims 1 to 4, wherein the applied direction of the applied external magnetic field is variable. 請求項1乃至請求項5の何れかに記載のバイオセンサ用マーカにおいて、該マーカは、検出領域の面と同極に帯電されることを特徴とするバイオセンサ用マーカ。   The biosensor marker according to any one of claims 1 to 5, wherein the marker is charged to the same polarity as the surface of the detection region. 請求項1乃至請求項6の何れかに記載のバイオセンサ用マーカにおいて、該マーカは、磁気センサ、水晶振動子マイクロバランスセンサ、表面プラズモン共鳴センサ、光学顕微鏡の何れかを用いて検出されることを特徴とするバイオセンサ用マーカ。   The biosensor marker according to any one of claims 1 to 6, wherein the marker is detected using any one of a magnetic sensor, a quartz crystal microbalance sensor, a surface plasmon resonance sensor, and an optical microscope. A marker for biosensors. 請求項1乃至請求項7の何れかに記載のバイオセンサ用マーカにおいて、前記標的磁性微粒子は、蛍光物質を有することを特徴とするバイオセンサ用マーカ。   The biosensor marker according to any one of claims 1 to 7, wherein the target magnetic fine particles have a fluorescent substance. マーカを用いてバイオ物質を検出するバイオセンサであって、該バイオセンサは、
バイオセンサの検出領域の近傍にバイオ物質と共に固定される複数の磁性微粒子種と、
外部磁界の印加によって前記複数の磁性微粒子種に吸着され、前記磁性微粒子種よりも相対的に大きい少なくとも1つの標的磁性微粒子と、
前記標的磁性微粒子に外部磁界を印加する外部磁界印加手段と、
前記磁性微粒子種と標的磁性微粒子とからなるマーカを検出する検出手段と、
を具備することを特徴とするバイオセンサ。
A biosensor for detecting a biomaterial using a marker, the biosensor
A plurality of magnetic fine particle species fixed together with the biomaterial in the vicinity of the detection region of the biosensor;
At least one target magnetic fine particle that is adsorbed to the plurality of magnetic fine particle species by application of an external magnetic field and is relatively larger than the magnetic fine particle species;
An external magnetic field applying means for applying an external magnetic field to the target magnetic fine particles;
Detection means for detecting a marker comprising the magnetic fine particle species and the target magnetic fine particles;
A biosensor comprising:
請求項9に記載のバイオセンサであって、さらに、他の標的磁性微粒子との吸着を抑制する吸着抑制手段を具備することを特徴とするバイオセンサ。   The biosensor according to claim 9, further comprising an adsorption suppression unit that suppresses adsorption with other target magnetic fine particles. 請求項10に記載のバイオセンサにおいて、前記吸着抑制手段は、検出領域の面から前記標的磁性微粒子の粒径よりも広い間隔離れた位置に検出領域の面に平行に配置される板状体であることを特徴とするバイオセンサ。   The biosensor according to claim 10, wherein the adsorption suppression unit is a plate-like body that is arranged in parallel to the surface of the detection region at a position spaced apart from the surface of the detection region by a larger distance than the particle size of the target magnetic fine particles. A biosensor characterized by being. 請求項9乃至請求項11の何れかに記載のバイオセンサにおいて、前記外部磁界印加手段は、検出領域の面を貫通する方向に外部磁界を印加すると共に、検出領域の面の側方に向かって磁場勾配が大きくなるように外部磁界を印加することを特徴とするバイオセンサ。   The biosensor according to any one of claims 9 to 11, wherein the external magnetic field applying unit applies an external magnetic field in a direction penetrating the surface of the detection region and toward a side of the surface of the detection region. A biosensor characterized by applying an external magnetic field so as to increase a magnetic field gradient. 請求項9乃至請求項12の何れかに記載のバイオセンサにおいて、前記外部磁界印加手段は、印加する外部磁界の印加方向が可変可能であることを特徴とするバイオセンサ。   The biosensor according to any one of claims 9 to 12, wherein the external magnetic field applying unit is capable of changing an application direction of an external magnetic field to be applied. 請求項9乃至請求項13の何れかに記載のバイオセンサにおいて、前記バイオセンサの検出領域の面は、前記検出手段が検出するマーカと同極に帯電されることを特徴とするバイオセンサ。   The biosensor according to any one of claims 9 to 13, wherein the surface of the detection area of the biosensor is charged to the same polarity as the marker detected by the detection means. 請求項9乃至請求項14の何れかに記載のバイオセンサにおいて、前記検出手段は、磁気センサ、水晶振動子マイクロバランスセンサ、表面プラズモン共鳴センサ、光学顕微鏡の何れかであることを特徴とするバイオセンサ。   15. The biosensor according to claim 9, wherein the detection means is any one of a magnetic sensor, a quartz crystal microbalance sensor, a surface plasmon resonance sensor, and an optical microscope. Sensor. 請求項9乃至請求項15の何れかに記載のバイオセンサにおいて、前記検出手段が検出するマーカの標的磁性微粒子は、蛍光物質を有することを特徴とするバイオセンサ。   The biosensor according to any one of claims 9 to 15, wherein the target magnetic fine particles of the marker detected by the detection means include a fluorescent substance. バイオセンサ用のマーカを検出する方法であって、該方法は、
バイオセンサの検出領域の近傍にバイオ物質と共に複数の磁性微粒子種を固定する過程と、
前記複数の磁性微粒子種の近傍に、前記磁性微粒子種よりも相対的に大きい少なくとも1つの標的磁性微粒子を提供する過程と、
前記標的磁性微粒子に外部磁界を印加する過程と、
前記外部磁界によって前記複数の磁性微粒子種に前記標的磁性微粒子が吸着される過程と、
前記磁性微粒子種とこれに吸着される標的磁性微粒子とからなるマーカを検出する過程と、
を具備することを特徴とするバイオセンサ用マーカ検出方法。
A method for detecting a marker for a biosensor, the method comprising:
A process of fixing a plurality of magnetic fine particle species together with a biomaterial in the vicinity of a detection region of the biosensor;
Providing at least one target magnetic particulate relatively larger than the magnetic particulate species in the vicinity of the plurality of magnetic particulate species;
Applying an external magnetic field to the target magnetic fine particles;
A process of adsorbing the target magnetic fine particles to the plurality of magnetic fine particle species by the external magnetic field;
Detecting a marker composed of the magnetic fine particle species and the target magnetic fine particles adsorbed thereto;
A marker detection method for a biosensor, comprising:
請求項17に記載のバイオセンサ用マーカ検出方法において、前記外部磁界を印加する過程は、他の標的磁性微粒子との吸着を抑制する吸着抑制手段が用いられることを特徴とするバイオセンサ用マーカ検出方法。   18. The biosensor marker detection method according to claim 17, wherein the step of applying the external magnetic field uses adsorption suppression means for suppressing adsorption with other target magnetic fine particles. Method. 請求項18に記載のバイオセンサ用マーカ検出方法において、前記吸着抑制手段は、検出領域の面から前記標的磁性微粒子の粒径よりも広い間隔離れた位置に検出領域の面に平行に配置される板状体であることを特徴とするバイオセンサ用マーカ検出方法。   19. The biosensor marker detection method according to claim 18, wherein the adsorption suppression unit is arranged in parallel to the surface of the detection region at a position spaced apart from the surface of the detection region by a distance wider than the particle size of the target magnetic fine particles. A marker detection method for a biosensor, which is a plate-like body. 請求項17乃至請求項19の何れかに記載のバイオセンサ用マーカ検出方法において、前記外部磁界を印加する過程は、検出領域の面を貫通する方向に外部磁界を印加すると共に、検出領域の面の側方に向かって磁場勾配が大きくなるように外部磁界を印加することを特徴とするバイオセンサ用マーカ検出方法。   20. The biosensor marker detection method according to claim 17, wherein the step of applying the external magnetic field includes applying an external magnetic field in a direction penetrating the surface of the detection region and detecting the surface of the detection region. A marker detection method for a biosensor, wherein an external magnetic field is applied so that a magnetic field gradient increases toward the side of the biosensor. 請求項17乃至請求項20の何れかに記載のバイオセンサ用マーカ検出方法において、前記外部磁界を印加する過程は、外部磁界の印加方向が可変可能であることを特徴とするバイオセンサ用マーカ検出方法。   21. The biosensor marker detection method according to claim 17, wherein in the step of applying the external magnetic field, an application direction of the external magnetic field is variable. Method. 請求項17乃至請求項21の何れかに記載のバイオセンサ用マーカ検出方法において、前記標的磁性微粒子を提供する過程は、複数の異なる大きさの標的磁性微粒子が用いられ、大きいものから小さいものの順に、標的磁性微粒子を順次提供し、
前記マーカを検出する過程は、吸着される前記標的磁性微粒子の大きさに応じて、前記複数の磁性微粒子種の定量測定を行うことを特徴とするバイオセンサ用マーカ検出方法。
The biosensor marker detection method according to any one of claims 17 to 21, wherein the step of providing the target magnetic fine particles uses a plurality of target magnetic fine particles of different sizes, in order from the largest to the smallest. , Providing target magnetic fine particles sequentially,
The marker detection method for a biosensor, wherein the step of detecting the marker performs quantitative measurement of the plurality of magnetic fine particle species according to the size of the target magnetic fine particles to be adsorbed.
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